Name: Preparazione di Mica e Silicon substrati per il DNA Origami Analisi e sperimentazione (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-07-23T14:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 3 s
Description: Impara a preparare substrati di mica e ossido di silicio per esperimenti di DNA origami con metodi di pulizia RCA e funzionalizzazione. Questi protocolli riproducibili migliorano la qualità delle nanostrutture.

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Gli autori ringraziano il Dr. Gary Bernstein per l'uso dell'AFM.

1. Esperimento Pianificazione e Preparazione del materiale <ol><li> Determinare la progettazione, la concentrazione, e la funzionalità del origami di DNA che verrà utilizzato negli esperimenti. 14-16 Qui, usiamo un disegno DNA origami rettangolo preparato in 1x TAE / soluzione Mg 2+ (40 mM Tris-base, 20 mM acido acetico, EDTA 2 mM e 12 mM di acetato di magnesio, pH 8,0). 17 </li><li> Autoclavare tutti i suggerimenti, i tubi e contenitori da utilizzare. Tali materiali devono essere tutti autoclave compatibili. </li><li> Preparare una fornitura di acqua sterile per il risciacquo. Riempire un barattolo sterile con circa 500 ml di 18 MW x cm d&#39;acqua, posto su una piastra, far bollire per 5 minuti con il cappuccio, e prendere il vaso largo della piastra e lasciare raffreddare con il coperchio posizionato sul contenitore, ma non serrata . Conservare in frigorifero e preparare una nuova offerta ogni mese o quando necessario. </li></ol> 2. Preparazione del substrato Mica <ol><li> Substrati tagliati a dimensione appropriata (1 cm x 1 centimetri quadrati) con le forbici. Mica è sottile e fragile. In alternativa, l&#39;acquisto di mica in forma di disco che non richiede il taglio. </li><li> Cleave mica con del nastro biadesivo. Mica è composta da strati di minerali separati da intercalando ioni, ogni livello può essere staccata quando aderito a nastro biadesivo. 18 <ol><li> Posizionare i quadrati mica sul nastro biadesivo ancora nel dispenser del nastro, facendo attenzione che è aderito fermamente al nastro. Scorrere delicatamente le pinzette tra la mica e il nastro, il livello più alto sarà rimosso e rimangono sul nastro. Subito dopo la rimozione, la piazza mica avrà la sua parte pulita rivolto verso il basso. Assicurati di capovolgere la mica sopra prima di riporlo in un contenitore. </li><li> Ripetere questo tre o quattro volte per assicurare la rimozione completa dello strato superiore più e pulizia adeguata. </li></ol></li><li> In alternativa, aderire la mica ad un contenitore o da tavolo con un pezzo di nastro biadesivo e utilizzare un secondo pezzo di ssegno di spunta a e staccare la parte superiore più strati di mica. La mica sarà adeguatamente puliti in entrambi i casi, anche se il metodo alternativo rende depositare DNA e risciacquo e asciugatura campione difficile a causa della seconda adesione al supporto. </li></ol> 3. Depositare Origami DNA su Mica <ol><li> In breve, miscelare il flacone di origami di DNA utilizzando un vortex per garantire anche la dispersione di nanostrutture in soluzione. </li><li> Dispensare 4 ml di soluzione sulla mica, assicurando che la punta della pipetta non tocchi il substrato. Lasciare l&#39;origami di DNA sul mica per circa 10 minuti al fine di garantire una copertura adeguata. Il tempo di deposizione varia a seconda della concentrazione di origami di DNA utilizzato così come la copertura desiderata (figure 2 e 3). <ol><li> Sciacquare la soluzione origami di DNA off del substrato di mica con 100 ml di acqua sterile sopra un lavandino o un recipiente di liquido. Raccogliete la mica con una pinzetta. Pipettare l&#39;acqua sullasubstrato, con il flusso della goccia verso la punta della pinzetta. Agitare la mica con un basso movimento affilati per rimuovere l&#39;acqua in eccesso. Tenere le pinzette in posizione verticale in modo che l&#39;acqua fluirà verso le pinzette per evitare la contaminazione del campione. </li></ol></li><li> Essiccare il substrato con un flusso costante di azoto (N 2) per 1 min. Assicurarsi che l&#39;acqua in eccesso viene rimossa. Ripetere il risciacquo con altri 100 ml di acqua sterile. Essiccare il substrato con N 2 per un ulteriore 3 min. Un substrato completamente asciutto è necessaria per il successo microscopia a forza atomica (AFM) analisi (Figura 4). </li><li> Analizzare il supporto con AFM o conservare in un contenitore chiuso. </li></ol> 4. CMOS / Silicon Cleaning Set-up <ol><li> ATTENZIONE: Quando si usano i CMOS set-up, utilizzare dispositivi di protezione individuale in ogni momento. I reagenti sono acidi forti, basi forti, acido fluoridrico (HF), e agenti fortemente ossidanti che can reagire con solventi di scarto se i reagenti non vengono smaltite correttamente. Rispettare le seguenti precauzioni: <ol><li> Casa dei CMOS panchina in una cappa chimica senza altri processi o set-up. </li><li> Indossare guanti di nitrile, camice da laboratorio, occhiali di sicurezza, guanti di nitrile industriali di grandi dimensioni, un grembiule fuoriuscita, e una visiera in ogni momento quando si utilizza la panca CMOS. </li><li> Utilizzare vasche di plastica come contenimento secondario quando le soluzioni sono preparate. </li><li> Utilizzare un misurino polimero fluorurato inerte per la gestione del HF concentrato. </li><li> Fare calcio gluconato unguento disponibile come primo soccorso per qualsiasi esposizione della pelle. </li><li> Consentono solo da personale adeguatamente addestrato per eseguire il processo. </li><li> Assicurarsi sempre un altro membro del laboratorio è presente in caso di emergenza. </li><li> Mantenere informazioni scheda di sicurezza per tutte le sostanze chimiche vicino al cofano. </li><li> Avere familiarità con l&#39;istituzione di politiche o fuoriuscita chimica e l&#39;esposizione dell&#39;azienda. Nota: HF permea prontamente pelleed è un tesoro di calcio, che colpisce le ossa e nervi dannosi in caso di esposizione. Esposizione cutanea a pochi ml di acido fluoridrico concentrato può essere pericoloso e persino fatale. Stabilire le precauzioni necessarie per garantire l&#39;esposizione non si verifica. </li></ol></li><li> Eseguire RCA1 e RCA2 in separata da 250 bicchieri di vetro ml su piastre separate. Ogni bicchiere deve contenere un ancoretta. Monitorare la temperatura della soluzione con termometri serrati in modo che il ancoretta non sbatte nel bulbo. Coprite i bicchieri con un vetro d&#39;orologio per diminuire gli effetti di evaporazione. </li><li> RCA1 Preparazione <ol><li> Mettere 50 ml di 18 MW x cm di acqua nel bicchiere RCA1 designato con un misurino. </li><li> Aggiungere 15 ml di idrossido di ammonio concentrato (NH 4 OH) nel becher. Risciacquare il misurino con 25 ml di acqua e aggiungere l&#39;acqua di risciacquo nel becher RCA1. </li><li> Accendere il fuoco e agitatore sulla piastra e portare il bagno RCA1 a 70 ° C. </li&gt; <li> Aggiungere 15 ml di 30% di perossido di idrogeno (H 2 O 2) nel becher RCA1. Utilizzare la soluzione RCA1 entro 1 ora dopo l&#39;H 2 O 2 è stato aggiunto. Il bagno può essere utilizzato più volte nell&#39;arco di tre giorni se 15 ml di perossido viene aggiunto al bagno ogni volta. </li><li> Risciacquare il misurino con acqua ed eliminare il risciacquo in una bottiglia di rifiuti RCA1 appropriata. </li></ol></li><li> RCA2 Preparazione <ol><li> Aggiungere 70 ml di 18 MW x cm di acqua nel bicchiere RCA2 designato utilizzando il misurino accuratamente sciacquati. </li><li> Aggiungere 15 ml di acido cloridrico concentrato (HCl). Risciacquare il misurino con 20 ml di acqua e aggiungere al bicchiere RCA2. </li><li> Aumentare il fuoco e mescolare velocità della piastra riscaldante fino a soluzione raggiunge i 70 ° C. </li><li> Aggiungere 15 ml di 30% H 2 O 2. Come il bagno RCA1, utilizzare questa soluzione entro 1 ora dal momento in cui viene aggiunto il H 2 O 2; Inoltre, il bagnopuò essere riutilizzato più volte nell&#39;arco di tre giorni se 15 ml di H 2 O 2 è aggiunto prima di ogni uso. </li></ol></li><li> HF Soluzione Preparazione <ol><li> Mettere 50 ml di acqua in un becher polimero fluorurato inerte. </li><li> Misura 4 ml di acido fluoridrico concentrato (49%) nel misurino di plastica e aggiungerlo al bicchiere polimero fluorurato inerte. </li><li> Risciacquare la plastica misurino con un totale di 50 ml di acqua, aggiungendo l&#39;acqua di risciacquo nel becher HF. Lavare il misurino con acqua ed eliminare i lavaggi in un contenitore per rifiuti HF designato. </li></ol></li></ol> 5. La preparazione e pulizia del substrato di silicio <ol><li> Taglio wafer di silicio in chip <ol><li> Identificare le indicazioni reticolo perpendicolari e parallele sulla superficie levigata piatta del wafer di silicio. Queste direzioni sono utilizzati per contribuire a rendere più facile piazze fendendo. Le seguenti istruzioni si riferiscono a cleaving silicio &lt;110&gt; e potrebbe non essere adatto per altri orientamenti di cristallo. </li><li> Posizionare il wafer di silicio lucidato-side-up su una superficie morbida, come un tovagliolo. Utilizzando la penna scrivano diamantato, delicatamente nick fondo della fetta lungo il bordo primario piatta. Inserire un filo, come ad esempio una graffetta, sotto il nick e comprimendo leggermente la cialda posizionando dita o pinzetta su entrambi i lati del nick e spingendo verso il basso. In questo modo si separare il wafer in due metà lungo la linea di reticolo cristallino in direzione fendi naturale. </li><li> Su un altro tovagliolo, con una matita e righello, misurare la larghezza desiderata dei quadrati marcando puntini sulla parte superiore e la parte inferiore del tovagliolo. Collegare questi punti con linee rette. Questo servirà come linea guida per forme anche quadrate. </li><li> Mettere uno dei wafer dimezza bordo-prima tra le linee misurate sul tovagliolo arrossata contro la linea e ripetere il passaggio in 5.1.2 L&#39;appena rotto perpendicolare pieces dovrebbero ora essere la larghezza dei quadrati spaccati. Ruotare il wafer orizzontalmente sul tovagliolo. Mettere tra le righe perpendicolari e ripetere il processo al punto 5.1.2. </li><li> Conservare i circuiti integrati della cialda appena spaccati in una fiala pulita riempita con acqua deionizzata per evitare di graffiare. I chip di silicio possono essere conservati a tempo indeterminato, ma devono essere puliti prima di iniziare gli esperimenti. </li></ol></li><li> CMOS Pulizia della Silicon <ol><li> Quando la soluzione RCA1 ha raggiunto la temperatura appropriata, immergere otto-dieci 1 cm x 1 centimetri chip di silicio nella soluzione utilizzando un inerte fluorurato cesto polimero con un &quot;diametro di 2. Bolle di ossigeno formeranno sul chip e pareti beaker. Se no bubbling si verifica, l&#39;H 2 O 2 è degradato. Lasciare i chip nella soluzione per 10 a 20 minuti, agitando il cesto su e giù ogni pochi minuti per mantenere i chip si attacchino. </li><li> Sollevare il cesto contenente i chip al silicio e scolateli bene. Spostare il cestino sopra to il bicchiere rifiuti e risciacquare abbondantemente con 18 MW x cm d&#39;acqua. Immergere nel bicchiere lavaggio e dondolare su e giù per 20 secondi. Scolare il canestro e risciacquare abbondantemente con acqua sopra il bicchiere rifiuti. Svuotare il bicchiere rifiuti in una bottiglia di scarico RCA1 designato e riempire con acqua. </li><li> Dopo la pulizia RCA1 completata, posizionare il cestello nel contenitore 01:50 HF per 10 a 20 secondi. Utilizzare un delicato movimento su e giù per mescolare i chip e HF. Sollevare il secchio dunk per consentire la HF di scaricare completamente via. Nota: Le superfici di chip dovrebbero essere idrofobiche; acqua non bagnare il chip, ma invece formare goccioline con angoli di contatto elevate. Questo indica che l&#39;ossido di silicio è stato inciso via ed il chip viene ora risolto da legami Si-H. </li><li> Porre il recipiente di lavaggio e risciacquo bicchiere in una vasca di plastica, spostare il cestino sopra il bicchiere di risciacquo e risciacquare con 18 MW x cm d&#39;acqua. Immergere il cestello nel contenitore di lavaggio e agitare per 20 secondi. </li><li> Completa un secondo scarico e Rinse ciclo con 18 MW x cm d&#39;acqua. Dump l&#39;acqua di lavaggio nel contenitore risciacquo e riempire il bicchiere di lavaggio con acqua. Versare tutti i rifiuti in un flacone di scarico HF plastica designato. </li><li> Quando la soluzione RCA2 ha raggiunto la temperatura appropriata, immergere i chip di silicio nelle soluzioni utilizzando il cesto. Lasciare nella soluzione per 10 a 20 min. Il chip sarà ora idrofilo a causa della crescita di un sottile (1-2 nm) di ossido di pellicola. </li><li> Rimuovere dopo la giusta quantità di tempo e di seguire le stesse procedure di risciacquo come ad RCA1. Smaltire i rifiuti nel contenitore dei rifiuti RCA2 appropriata. Rimuovere ogni chip dal cestino con le pinzette in plastica, sciacquare con acqua e asciugare con azoto. </li><li> Conservare chips in una scatola di wafer di plastica o in una fiala di 18 MW x cm d&#39;acqua. Il silicio rimarrà pulito se conservati in acqua per circa tre giorni dopo la pulizia. Assicurarsi che l&#39;area di lavoro è adeguatamente ripulito e l&#39;esterno dei guanti CMOS sono stati lavati. Lasciare la CMGuanti OS nel cappuccio a secco. </li></ol></li></ol> 6. Depositare Origami DNA su Silicon APTES-funzionalizzati <ol><li> Auto-assemblato monostrato Formazione su silicio <ol><li> APTES caldo per RT prima dell&#39;apertura. Se la bottiglia è troppo freddo, condensa può verificarsi, causando idrolisi dei APTES durante la conservazione. Aggiungi 1.980 ml di 18 MW x cm d&#39;acqua e 20 ml di APTES ad una fiala di scintillazione pulito e agitare per mescolare. Utilizzare immediatamente questa soluzione. </li><li> Inserire un chip di silicio pulito riflettente-side-up nella fiala di scintillazione, cap, e lasciate riposare per 20 minuti. Rimuovere il chip con una pinzetta e sciacquare con 200 ml di acqua e asciugare per 1 minuto con un flusso di N 2. </li></ol></li><li> Depositare origami di DNA su APTES funzionalizzato Silicon Nota: La procedura per il deposito di origami di DNA su silicio funzionalizzato sono analoghi a quelli per il deposito su mica. <ol><li> Brevemente miscelare il flacone origami di DNA e pipettare 4 ml di soluzionesul substrato di silicio. Se necessario, aumentare il volume della soluzione origami di DNA utilizzati per coprire l&#39;intero substrato come il silicio funzionalizzato è più idrofobico del substrato di mica. Utilizzare una scivolata copertura in vetro a premere la soluzione di deposizione e ad evitare l&#39;evaporazione durante le lunghe deposizioni. </li><li> Sia la soluzione riposare per il tempo necessario affinché la concentrazione utilizzata e la copertura desiderata (vedere figure 2 e 3 per l&#39;effetto del tempo e concentrazione sulla copertura di superficie). Sciacquare il substrato con 100 ml di sterile 18 MW x cm acqua e asciugare con N 2 per 1 min. </li><li> Ripetere il risciacquo con altri 100 ml di acqua sterile e asciugare il substrato con N 2 per 3 min. </li><li> Conservare il campione in un contenitore pulito fino a ulteriori esperimenti o di imaging possono essere eseguiti. Campioni cominciano a mostrare di accumulo del particolato dopo circa uno o due settimane di conservazione a seconda di come much sono gestite. </li></ol></li></ol> 7. AFM Imaging and Image Analysis di Origami DNA Campioni <ol><li> Utilizzare AFM in modalità Tapping in aria a scopo di imaging. Toccando modalità assicura che una forza minima sarà applicata alle nanostrutture fragili, rispetto alla modalità di contatto. Nota: I parametri di imaging dipenderanno strumento. Tutte le immagini presentate sono state catturate utilizzando una MultiMode Nanoscope IIIa. </li><li> Selezionare le sonde AFM per la non-contatto / modalità in aereo toccando, con oro rivestimento riflettente, una frequenza di risonanza (nominale) di ~ 300 kHz, forza costante di 40 N / m, e punta il raggio &lt;10 nm. </li><li> Elaborare e analizzare le immagini AFM utilizzando Nanoscope software di analisi. Eseguire calcoli di copertura utilizzando ImageJ. 19 </li></ol>

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</ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ci sono diversi passaggi che devono essere sottolineata per ottenere risultati coerenti e ideali. Per i campioni di mica, a seguito di un rigoroso e accurato risciacquo e asciugatura regime, come nelle fasi 3.3 e 3.4, farà in modo che le immagini di alta qualità di origami di DNA dell&#39;individuo possono essere raggiunti utilizzando AFM senza i vari problemi descritti nella sezione risultati rappresentativi. Di importanza primaria per i campioni di silicio è la pulizia del substrato. Seguendo le procedure di pulizia d...

Introdotto nel 2006, origami di DNA utilizza la natura auto-assemblaggio di oligonucleotidi di DNA per la produzione di nanostrutture progettabili e molto ordinate. 1 Una miriade di strutture sono stati segnalati, che vanno da smiley volti agganciato scatole in 3 dimensioni. 2 origami di DNA può essere funzionalizzato con varie biomolecole e nanostrutture, dando luogo ad applicazioni di ricerca in nanoelettronica, medicina e informatica quantistica. 3 Tuttavia, l&#39;analisi e molte applicazioni future non dipendono solo sulla progettazione strutturale, ma anche l&#39;adesione delle nanostrutture origami DNA alle superfici. I metodi descritti in questo manoscritto riguardano la preparazione dei campioni di DNA origami su due tipi di substrati: mica e ossido di silicio funzionalizzato. Mica è il substrato di scelta per studi origami DNA perché è atomicamente piatta, con un&#39;altezza strato di 0,37 nm ± 0,02 nm. 4 È anche easily puliti, rendendo la preparazione del campione e microscopia a forza atomica (AFM) studi semplice. Mica muscovite contiene un&#39;alta densità di potassio in ciascun piano di clivaggio, ma questi ioni diffusa dalla superficie mica quando in acqua. Per mediare il legame di Origami DNA al substrato di mica, Mg 2+ è utilizzato per invertire la carica negativa della mica ed elettrostaticamente impegnare la spina dorsale fosfato DNA al substrato (Figura 1A). 5 Miscugli di DNA ricotto in presenza di grandi eccessi di filamenti sintetiche conferiscono elevata copertura e buone immagini sul mica perché l&#39;adesione di origami di DNA alla 2+ superficie -terminated Mg è molto più forte l&#39;adesione di oligonucleotidi a singolo filamento (fili fiocco). Altri ioni positivi, compresi Ni 2+ e Co 2+ possono essere utilizzati per controllare l&#39;adesione di DNA su mica. 6,7 Modifica della concentrazione di cationi monovalenti e divalenti in soluzione può mediare Adhesione e diffusione superficie tassi di origami di DNA. 8 Tuttavia, il protocollo per la preparazione di sottofondi mica e depositando e risciacquare l&#39;origami è spesso non esplicitamente descritta nei manoscritti pubblicati. 9 Senza un protocollo chiaro, risultati riproducibili possono essere difficili da ottenere. Mica è un isolante, quindi non è adatto come substrato per alcune applicazioni in nanoelettronica. Silicon passivata con un ossido sottile nativo ha desiderabili proprietà elettroniche, compresa la compatibilità con trasformazione preliminare gratuito semiconduttore metallo-ossido (CMOS) per creare strutture di ingresso / uscita e le caratteristiche topografiche. Wafer di silicio memorizzati in aria sono passivate sia con un ossido termico spesso o sottile pellicola di ossido nativo che è relativamente sporca, con un elevato numero di particelle. Ossido di silicio ha una densità di carica superficiale molto più basso di mica, e la densità di carica dipende altamente preparazione di ossido e la storia. Alle concentrazioni di ioni magnesio above 150 mm, buone coperture (fino a 4 / micron 2) di forma rettangolare origami di DNA può essere realizzato su di ossigeno plasma trattato substrati di silicio; tuttavia, questa concentrazione e la copertura possono variare a seconda delle dimensioni e disegno delle nanostrutture utilizzati. 10 Un protocollo alternativo per accordare la carica superficiale è quello di collegare un cationico monostrato auto-assemblato di 3-amminopropiltrietossisilano (APTES) (Figura 1B) per l&#39;ossido. L&#39;ammina primaria APTES può essere protonata a valori di pH inferiori a 9, modificando la carica e idrofobicità del substrato. 11 Per un monostrato completo di APTES da depositare con successo, il silicio deve essere opportunamente pulito usando Radio Corporation of America (RCA) protocolli . Questi protocolli includono trattamenti in idrossido di ammonio e soluzioni di perossido di idrogeno (RCA1) per rimuovere i residui organici e contaminanti particellari. Una breve etch in soluzione acquosa di acido fluoridrico rimuove lo strato di ossido nativo insiemeeventuali contaminanti ionici che aderiscono al ossido. Infine, i campioni sono esposti ad una soluzione di acido cloridrico e acqua ossigenata (RCA2) per rimuovere metallo e contaminanti ionici e formare un sottile strato di ossido uniforme. 12 La maggior parte delle camere bianche hanno designato cappe per protocolli di pulizia CMOS, con regole severe su ciò che può essere usato in queste aree. Un problema comune si presenta sotto forma di ioni come il sodio, che possono disturbare le proprietà elettroniche di strutture CMOS con la creazione di trappole midbandgap. 13 ioni comunemente usato in origami di DNA di preparazione e di deposizione buffer potrebbero contaminare i bagni CMOS e causare problemi per altri ricercatori che utilizzano la camera pulita. Per questo motivo, il nostro gruppo utilizza un &#39;sporche &quot;CMOS panchina di pulizia predisposto appositamente per i piccoli campioni utilizzati per la ricerca origami di DNA. Questo processo è una buona alternativa per la camera bianca tradizionale set-up e può essere adatto per i laboratori che non hanno accesso a una panchina CMOS camera bianca.

<table><tbody><tr><td>Eppendorf epT.I.P.S. Ricariche, capacità 2-200&nbsp; &mu; l</td><td>VWR International, LLC</td><td>22491733</td><td>10 vaschette di ricarica da 96 puntali</td></tr><tr><td>Provette per microcentrifuga, polipropilene</td><td>VWR International, LLC</td><td>87003-290</td><td>0,65 ml, naturale</td></tr><tr><td>Research Plus Pippete - Canale singolo - 20-200&nbsp; &mu; l</td><td>A. Daigger & Società, Inc.</td><td>EF8960F-3120000054 EACH</td><td></td></tr><tr><td>Pippete di ricerca a volume regolabile Plus - Canale singolo - 2-20&nbsp; &mu; l</td><td>A. Daigger & Società, Inc.</td><td>EF8960D-3120000038 EACH</td><td>Volume regolabile</td></tr><tr><td>Scotch 237 Nastro biadesivo permanente</td><td>Office Depot, Inc.</td><td>602710</td><td>3/4" x 300", Confezione da 2</td></tr><tr><td>Miscelatore a Vortice</td><td>Thermo Scientific</td><td>M37610-33Q</td><td></td></tr><tr><td>Contenitore per wafer singolo, 2" (50 mm), 60 mm x 11&nbsp; mm</td><td>Microscopia elettronica Sciences</td><td>64917-2</td><td>6 per confezione</td></tr><tr><td>6" Wafer, tipo P, < Orientamento al 100>, con piano primario</td><td>Nova Electronic Materials, Ltd.</td><td></td><td></td>GC49266</tr><tr><td>Guanti da esplorazione in nitrile senza polvere</td><td>VWR International, LLC</td><td>82062-428</td><td>Il numero di catalogo è per</td></tr><tr><td>le sonde senza contatto ad alta precisione di grandi dimensioni con rivestimento riflettente Au</td><td>K-Tek Nanotechnology, Inc.</td><td>HA_NC/15</td><td></td></tr><tr><td>Autoclave Pan</td><td>A. Daigger & Società, Inc.</td><td>NAL692-5000 EF25341C</td><td></td></tr><tr><td>Sol-Vex II Guanti aggressivi, Misura: 9-9.5; 15 mil, 13 pollici - 1 dz</td><td>Spectrum Chemical Mfg. Corp.</td><td>106-15055</td><td>Prima dell'uso, sciacquare con acqua e strofinare fino a quando non si formano bolle sui guanti.</td></tr><tr><td>Pinzetta PTFE 200 mm Quadrato</td><td>Dynalon Corp.</td><td>316504-0002</td><td></td></tr><tr><td>Fogli di mica moscovita V-5 Scienze</td> di <td>microscopia elettronica</td><td>di qualità 71850-01</td><td>10 per confezione</td></tr><tr><td>Disco di mica, 10 mm</td><td>Ted Pella, Inc</td><td>50</td><td>dischi di mica sono opzionali</td></tr><tr><td>Penna Scriber Diamon per vetreria</td><td>VWR International, LLC</td><td>52865-005</td><td></td></tr><tr><td>Fiale a scintillazione, vetro borosilicato, con tappo a vite - 20 ml</td><td>VWR International, LLC</td><td>66022-060</td><td>Custodia da 500, con tappo in polipropilene attaccato e rivestimento in foglio di cellulosa</td></tr><tr><td>4 x 5 pollici Top PC-200 Hot Plate, 120 V/60 Hz</td><td>Dot Scientific, Inc.</td><td>6759-200</td><td></td></tr><tr><td>Barattoli di vetro a lato dritto, bocca larga</td><td>VWR International, LLC</td><td>89043-554</td><td>Cassa da 254, tappi con rivestimento in cellulosa/vinile attaccato</td></tr><tr><td>Bicchiere di vetro di grado standard, capacità 250 ml</td><td>VWR International, LLC</td><td>173506</td><td></td></tr><tr><td>Becher, PTFE</td><td>VWR International, LLC</td><td>89026-022</td><td>Per l'uso con vetro per</td></tr><tr><td>orologi HF Shallow Form, 3"</td><td>VWR International, LLC</td><td>66112-107</td><td>Confezione da 12</td></tr><tr><td>contenitori di stoccaggio in plastica</td><td>VWR International, LLC</td><td>470195-354</td><td>Per contenitori secondari</td></tr><tr><td>Termometri liquidi in vetro per uso generico</td><td>VWR International, LLC</td><td>89095-564</td><td></td></tr><tr><td>Pinzette ad alta precisione e ultra fini Microscopia</td><td>elettronica Sciences</td><td>78310-0</td><td></td></tr><tr><td>Visiera facciale in policarbonato</td><td>Fisher ScientificInc.</td><td>18-999-4542</td><td></td></tr><tr><td>Grembiule in neoprene</td><td>Fisher Scientific, Inc.</td><td>19-810-609</td><td></td></tr><tr><td>Gluconato di calcio, Calgonato</td><td>W.W Grainger, Inc.</td><td>13W861</td><td>Provetta, 25 g</td></tr><tr><td>Perossido di idrogeno 30% CR ACS 500 ml</td><td>Fisher Scientific, Inc.</td><td>H325 500</td><td>NOCIVO, TOSSICO</td></tr><tr><td>3-Aminopropiltrietossisilano</td><td>Gelest Inc.</td><td>SIA0610.0-25GM</td><td>Lasciare riscaldare a temperatura ambiente prima dell'uso.</td></tr><tr><td>Idrossido di ammonio, 2,5 L</td><td>Fisher Scientific, Inc.</td><td>A669-212</td><td>NOCIVO, TOSSICO</td></tr><tr><td>Acido cloridrico</td><td>Fisher Scientific, Inc.</td><td>A144-212</td><td>NOCIVO, TOSSICO</td></tr><tr><td>acido fluoridrico</td><td>Fisher Scientific, Inc.</td><td>A147-1LB</td><td>dannoso, tossico</td></tr><tr><td>Multimode Nanoscope IIIa</td><td>Veeco Instruments, Inc.</td><td></td><td>Qualsiasi AFM in grado di toccare la modalità è adatto per l'analisi</td></tr><tr><td>Cestello per schiacciate</td><td>Prodotto in laboratorio</td><td>Fatto in laboratorio</td><td>Il cestello per schiacciate è stato realizzato utilizzando il fondo di una bottiglia in PTFE con fori praticati, manico in PTFE e tutte le viti in PTFE.</td></tr></tbody></table>

preparazione di mica e silicon substrati per il dna origami analisi e sperimentazione

Preparation of Mica and Silicon Substrates for DNA Origami Analysis and Experimentation

La natura progettata e la sintesi controllata e one-pot dell'origami del DNA offrono interessanti opportunità in molti campi, in particolare la nanoelettronica. Molte di queste applicazioni richiedono l'interazione e l'adesione di nanostrutture di DNA a un substrato. Grazie alla sua natura atomicamente piatta e facile da pulire, la mica è stata il substrato preferito per gli esperimenti di origami a DNA. Tuttavia, le applicazioni pratiche della mica sono relativamente limitate rispetto a quelle dei substrati semiconduttori. Per questo motivo, qui viene presentato un processo semplice, stabile e ripetibile per l'adesione dell'origami del DNA sull'ossido di silicio derivatizzato. Per promuovere l'adesione delle nanostrutture di DNA alla superficie dell'ossido di silicio, un monostrato autoassemblato di 3-amminopropiltrietossisilano (APTES) viene depositato da una soluzione acquosa compatibile con molti fotoresist. Il substrato deve essere pulito da tutti i contaminanti organici e metallici utilizzando i processi di pulizia della Radio Corporation of America (RCA) e lo strato di ossido nativo deve essere inciso per garantire una superficie piana e funzionalizzabile. Le camere bianche sono dotate di strutture per la pulizia del silicone, tuttavia molti componenti dei tamponi e delle soluzioni per origami di DNA spesso non sono ammessi al loro interno a causa di problemi di contaminazione. Questo manoscritto descrive la configurazione e il protocollo per la pulizia del silicio su piccola scala in laboratorio per i ricercatori che non hanno accesso a una camera bianca o desiderano incorporare processi che potrebbero causare la contaminazione di un banco pulito CMOS per camera bianca. Inoltre, vengono discusse le variabili per la regolazione della copertura e viene descritto come riconoscere ed evitare i problemi comuni di preparazione dei campioni.

Due variabili dettare la copertura di origami di DNA sul substrato: concentrazione della soluzione e il tempo di esposizione. Le caratteristiche di adsorbimento di origami DNA su mica e APTES ossido di silicio funzionalizzate sono state precedentemente riportate. 13 Il rapporto tra la concentrazione di origami di DNA nella soluzione di deposizione e le coperture finali mica sono riassunti nella Tabella 1 e nella Figura 2, che mostra i risultati di concentrazione crescente in ...

Vengono descritti i processi di pulizia riproducibili per i substrati utilizzati nella ricerca sugli origami del DNA, tra cui la pulizia RCA da banco e la derivatizzazione dell'ossido di silicio. Vengono illustrati i protocolli per la preparazione della superficie, la deposizione di origami di DNA, i parametri di essiccazione e semplici set-up sperimentali.

Preparazione di Mica e Silicon substrati per il DNA Origami Analisi e sperimentazione

The designed nature and controlled, one-pot synthesis of DNA origami provides exciting opportunities in many fields, particularly nanoelectronics. Many of ...

L'obiettivo generale del seguente esperimento è preparare due tipi di substrati per esperimenti di NANOSTRUTTURA DEL DNA, la MICA e l'ossido di silicio funzionalizzato. Questo viene ottenuto in due modi diversi per i due substrati. Lo strato superiore della MICA viene rimosso utilizzando nastro adesivo doppia faccia in un processo rapido e semplice.Al contrario, i substrati di silicio devono essere puliti utilizzando la pulizia RCA, che prevede l'incisione dello strato di ossido e la rimozione di contaminanti metallici e organici. Questo processo produce uno strato di ossido di silicio pulito e liscio che può essere ulteriormente funzionalizzato. Successivamente, la MICA viene saturata con ioni magnesio per creare una superficie carica positivamente.Una superficie analoga viene creata sul substrato di ossido di silicio mediante la formazione di un monostrato autoassemblato carico positivamente, come il trietil aminopropile. Successivamente, il substrato viene esposto alla soluzione di origami di DNA per favorire l'adesione del DNA carico negativamente ai substrati carichi positivamente. La copertura dipende dal tipo di substrato, dalla concentrazione della soluzione e dal tempo di deposizione, fattori che possono essere variati in base all'esperimento effettuato.Il vantaggio principale di questa tecnica è che l'APT è un monolivello, legato covalentemente alla superficie di silicio. Può essere depositato in un modello specifico mediante ebeam, litografia e una tecnica chiamata stacco molecolare. In generale, le persone nuove a questo metodo incontreranno difficoltà con le tecniche di manipolazione uniche necessarie per i piccoli substrati, nonché nel perfezionare il protocollo appropriato per la gestione del deposito e del disegno.La dimostrazione visiva di questo metodo è fondamentale poiché le operazioni di manipolazione del substrato e le fasi del protocollo di pulizia e sicurezza del RCA sono difficili da descrivere per iscritto. La rappresentazione visiva di questi passaggi essenziali per la sicurezza è importante per promuovere pratiche di laboratorio sicure. Per prima cosa, preparare il substrato tagliando quadrati di un centimetro per un centimetro dal substrato in MICA usando delle forbici.Tagliare la MICA utilizzando nastro adesivo doppio. Posizionare il rettangolo di MICA sul nastro adesivo doppio ancora all'interno del dispenser. Far scivolare con attenzione le pinzette tra la MICA e il nastro e rimuovere la mica.Lo strato superiore verrà rimosso e rimarrà sul nastro. Successivamente, pipettare quattro microlitri di soluzione di DNA origami adeguatamente vorticosata sulla mica, assicurandosi che la punta della pipetta non tocchi il substrato. Lasciare il DNA origami sulla MICA per circa 10 minuti.Per garantire una copertura adeguata, risciacquare la soluzione di DNA origami dal substrato in mica utilizzando 100 microlitri di acqua sterile sopra un lavandino o un altro contenitore per liquidi. A tale scopo, prendere il substrato in mica con delle pinzette. Pipettare l'acqua sul substrato in modo che il flusso della goccia sia diretto verso la punta delle pinzette.Asciugare il substrato con un flusso costante di azoto per un minuto. Ripetere i risciacqui con ulteriori 100 microlitri di acqua sterile prima di asciugare il substrato con azoto per altri tre minuti. Per la preparazione della soluzione uno della Radio Corporation of America (RCA), versare 50 millilitri di acqua da 18 mega ohm centimetro nel becher designato per l'RCA uno utilizzando un becher graduato, quindi aggiungere 15 millilitri di idrossido di ammonio concentrato al becher.Sciacquare il becher di misurazione con 25 millilitri di acqua e aggiungere l'acqua di risciacquo al becher RCA uno. Accendere il riscaldamento e mescolare sul piastra riscaldante, portando il bagno RCA uno a 70 gradi Celsius. Quindi aggiungere 15 millilitri di perossido di idrogeno al 30% al becher RCA uno.Assicurarsi di utilizzare la soluzione RCA uno entro un'ora dall'aggiunta del perossido di idrogeno. Risciacquare accuratamente il bicchiere graduato con acqua e smaltire il risciacquo in un apposito contenitore per rifiuti di soluzione RCA uno della Radio Corporation of America. Preparazione della soluzione RCA due.Aggiungere 70 millilitri di acqua da 18 mega ohm centimetro al becher RCA due designato utilizzando il becher graduato accuratamente misurato. Successivamente, aggiungere 15 millilitri di acido cloridrico concentrato. Risciacquare il becher graduato con 20 millilitri di acqua e aggiungerli al becher RCA due.Aumentare la temperatura e la velocità di agitazione della piastra riscaldante finché la soluzione non raggiunge i 70 gradi Celsius. Quindi aggiungere 15 millilitri di perossido di idrogeno al 30%. Come nel caso del bagno unico RCA.Utilizzare la soluzione entro un'ora dall'aggiunta del perossido di idrogeno. Per preparare la soluzione di fluoruro di idrogeno, versare 50 millilitri di acqua in un becher inerte in polimero fluorurato. Misurare quattro millilitri di acido fluoridrico concentrato nel becher graduato in plastica e aggiungerli al becher inerte in polimero fluorurato.Risciacquare il becher graduato in plastica con un totale di 50 millilitri di acqua, aggiungendo l'acqua di risciacquo al becher contenente l'acido fluoridrico. Infine, lavare accuratamente il becher graduato con acqua e smaltire i lavaggi in un contenitore designato per i rifiuti di acido fluoridrico. Tagliare la fettina di silicio in pezzetti posizionando la fettina di silicio con la superficie lucida rivolta verso l'alto su una superficie morbida, come un tovagliolo.Utilizzando la penna scriba con punta di diamante, praticare delicatamente una piccola incisione nella parte inferiore della wafer lungo il bordo piatto principale. Posizionare un filo sottile, come una graffetta, al di sotto dell'incisione ed esercitare delicatamente pressione sulla wafer appoggiando le dita o una pinzetta su entrambi i lati dell'incisione e premendo verso il basso su un altro tovagliolo con una matita e un righello. Misurare la larghezza desiderata dei quadrati segnando dei punti sia sulla parte superiore che su quella inferiore del tovagliolo.Posizionare uno dei due semicerchi del wafer con il bordo perpendicolare alle linee misurate sul tovagliolo, allineandolo esattamente alla linea e ripetere la procedura di taglio. I pezzi appena spezzati perpendicolarmente dovranno ora avere la stessa larghezza dei quadrati delle scanalature. Ruotare orizzontalmente il wafer sul tovagliolo e posizionarlo tra le linee perpendicolari prima di ripetere nuovamente la procedura di taglio.Quando la soluzione RCA ha raggiunto la temperatura appropriata, immergere da otto a dieci chip di silicio di un centimetro per un centimetro nella soluzione per 10-20 minuti; utilizzando un cestello capovolto in polimero fluorurato con un diametro di due pollici, sollevare il cestello contenente i chip di silicio e farlo sgocciolare. Successivamente, spostare il cestello sul becher dei rifiuti e risciacquare accuratamente con acqua da 18 megaohm-centimetro. Immergere il becher di lavaggio e agitare su e giù per 20 secondi.Svuotare il cestello e risciacquare accuratamente con acqua sopra il becher degli scarti. Al termine della pulizia RCA, collocare il cestello nel becher contenente la soluzione di acido fluoridrico per 10-20 secondi. Utilizzare un movimento delicato su e gi&ugrave; per mescolare i chip e l'acido fluoridrico.Sollevare quindi il contenitore per immersione per permettere al fluoruro di idrogeno di scolare completamente. Posizionare il becher di lavaggio e risciacquare il becher in un contenitore di plastica. Spostare il cestello sopra il becher di risciacquo e risciacquare con acqua da 18 mega ohm centimetro.Immergere il cestello nella soluzione di lavaggio nel becher e agitare per 20 secondi. Successivamente, eseguire un secondo ciclo di scarico e risciacquo con acqua da 18 mega ohm centimetro. Versare l'acqua di lavaggio nel becher del risciacquo e riempire nuovamente il becher del lavaggio con acqua.Quando la soluzione RCA ha raggiunto la temperatura appropriata, immergere le pastiglie di silicio nelle soluzioni utilizzando il cestello. Lasciare le pastiglie nella soluzione per 10-20 minuti. Rimuovere le pastiglie dopo il tempo appropriato e seguire le stesse procedure di risciacquo.Per quanto riguarda l'RCA, conservare le chip pulite in acqua ad alta purezza all'interno di una provetta pulita fino a tre giorni per la formazione di un monolayer autoassemblato sul silicio; aggiungere 1.980 microlitri di acqua da 18 mega ohm centimetro e 20 microlitri di APTES in una provetta pulita per simulazione e agitare delicatamente per mescolare. Utilizzare immediatamente la soluzione. Posizionare una chip di silicio pulita con il lato riflettente rivolto verso l'alto all'interno della provetta per scintillazione, chiuderla con il tappo e lasciarla a riposo per 20 minuti.Rimuovere il chip utilizzando pinzette e risciacquarlo con 200 microlitri di acqua prima di asciugarlo per un minuto con un flusso di gas azoto. Per depositare l'origami di DNA sul silicio funzionalizzato con il test APT, mescolare brevemente il vial dell'origami di DNA e pipettare quattro microlitri di soluzione sul substrato di silicio. Lasciare la soluzione in posa per il tempo necessario in base alla concentrazione utilizzata e alla copertura desiderata.Quindi risciacquare un substrato con 100 microlitri di acqua sterile da 18 mega ohm per centimetro e asciugare con flusso di azoto. Per un minuto, ripetere il risciacquo con ulteriori 100 microlitri di acqua sterile e asciugare il substrato con azoto per tre minuti. Di seguito sono mostrati i risultati rappresentativi della variazione della concentrazione di DNA origami sulla copertura del substrato.Un aumento della concentrazione determina una maggiore copertura sui substrati di MICA; la copertura con origami di DNA su MICA e silicio mostra un'elevata assorbanza iniziale, con saturazione che si verifica dopo circa un'ora. La percentuale di copertura su MICA è inoltre costantemente più elevata rispetto a quella ottenuta con la stessa concentrazione e tempo su silicio funzionalizzato in campioni completi. Il protocollo di risciacquo e asciugatura è fondamentale per la preparazione corretta dei campioni di origami di DNA.Un risciacquo e un'essiccazione inadeguati possono portare alla formazione di isole di aggregazione del solvente nell'origami del DNA o al collegamento di nanostrutture in campioni ad alta densità. Una volta acquisite, le tecniche di preparazione del substrato Micah possono essere completate in 20 minuti o meno. I campioni di silicio possono essere preparati in meno di due ore se l'operazione viene eseguita correttamente.La litografia con fascio di elettroni e il distacco molecolare possono essere integrati in questo processo per creare nuovi schemi e dispositivi per ulteriori esperimenti. Non dimenticare che lavorare con l'acido fluoridrico può essere estremamente pericoloso; adottare adeguate precauzioni, come indossare dispositivi di protezione individuale e avere a disposizione scorte di emergenza di gluconato di calcio durante l'esecuzione di questa procedura.

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